(57)【要約】      （修正有）【課題】耐湿熱性および耐紫外線性に優れ、太陽電池モジュールのフロントシート製造時の生産性が高い太陽電池モジュールフロントシート用フィルムを提供する。【解決手段】太陽電池モジュールの太陽光受光面側に配置して用いる、ポリエステルフィルムを基材とし、一方の面に紫外線吸収層１１を有する、太陽電池モジュールフロントシート用フィルム１２であって、前記ポリエステルフィルム１２が、リン酸アルカリ金属塩を、１．３ｍｏｌ／ｔｏｎ以上３．０ｍｏｌ／ｔｏｎ以下、かつ、リン酸をリン酸アルカリ金属塩に対して０．４倍以上１．５倍以下のモル比で含有し、かつ、飽和水蒸気下で、１５５℃、４時間湿熱処理前後でのＣＯＯＨ末端基増量が、９０ｅｑ．／ｔｏｎ以下である太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールの太陽光受光面側に配置して用いる、
ポリエステルフィルムを基材とし、一方の面に紫外線吸収層を有する、太陽電池モジュールフロントシート用フィルムであって、前記ポリエステルフィルムが、リン酸アルカリ金属塩を、１．３ｍｏｌ／ｔｏｎ以上３．０ｍｏｌ／ｔｏｎ以下、かつ、リン酸をリン酸アルカリ金属塩に対して０．４倍以上１．５倍以下のモル比で含有し、かつ、飽和水蒸気下で、１５５℃、４時間湿熱処理前後でのＣＯＯＨ末端基増量が、９０ｅｑ．／ｔｏｎ以下であることを特徴とする太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
【請求項２】
前記ポリエステルフィルムを構成するポリエステルが、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートである請求項１に記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
【請求項３】
前記紫外線吸収層が、活性水素含有官能基を含むポリマーとポリイソシアネート化合物とを含む請求項１または２に記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
【請求項４】
前記紫外線吸収層が紫外線吸収剤および／または光安定剤を含むアクリル系樹脂から構成される請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
【請求項５】
全光線透過率が８５％以上である請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムにおいて、前記ポリエステルフィルム基材の前記紫外線吸収層と反対側に無機酸化物蒸着層を設けた太陽電池モジュールフロントシート。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムにおいて、前記ポリエステルフィルム基材の前記紫外線吸収層と反対側最外層にエチレン−酢酸ビニル共重合体との熱接着性を有する層を設けた太陽電池モジュールフロントシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールのフロントシートに用いる耐湿熱性および耐ＵＶ性に優れたフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題および省エネルギーへの関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術が注目されている。その一つとして太陽光発電の研究・開発が盛んに行われており、また、普及が加速されている。
【０００３】
太陽光発電装置において、実際に発電する太陽電池素子は保護材で覆われ、太陽電池モジュールとして太陽光を受けることのできる場所に設置されている。太陽電池モジュールの構造としては一般的に、太陽光が当たる表面部分をガラスで覆い、熱可塑性樹脂からなる充填材で間隙を埋め、裏面をバックシートで保護した構成となっている。
【０００４】
太陽電池モジュールの表面保護材としては機械的強度、耐候性、防湿性の観点からガラス素材が一般的に使用されている。しかし、ガラスは重く、フレキシブル性が無いため利用範囲が制限されるという問題点を抱えている。
【０００５】
この問題に対する解決方法として、ガラスの代替としてフィルムを用いる方法が検討されてきた。その内、ポリエステルフィルムを基材とする太陽電池モジュールのフロントシートの発明が報告されている。（特許文献１，２）
また、耐加水分解性に優れたポリエステル樹脂組成物の発明もまた報告されている。（特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５３５６５号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３４６３号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／１０３９４５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１では、フロントシート自体の耐湿熱性および耐ＵＶ性が十分ではなかった。前記特許文献２では、フィルムの貼り合わせ工程があるため、生産性が低いという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は以下の構成をとる。すなわち、
（１）太陽電池モジュールの太陽光受光面側に配置して用いる、ポリエステルフィルムを基材とし、一方の面に紫外線吸収層を有する、太陽電池モジュールフロントシート用フィルムであって、前記ポリエステルフィルムが、リン酸アルカリ金属塩を、１．３ｍｏｌ／ｔｏｎ以上３．０ｍｏｌ／ｔｏｎ以下、かつ、リン酸をリン酸アルカリ金属塩に対して０．４倍以上１．５倍以下のモル比で含有し、かつ、飽和水蒸気下で、１５５℃、４時間湿熱処理前後でのＣＯＯＨ末端基増量が、９０ｅｑ．／ｔｏｎ以下であることを特徴とする太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
（２）前記ポリエステルフィルムを構成するポリエステルが、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートである（１）に記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
（３）前記紫外線吸収層が、活性水素含有官能基を含むポリマーとポリイソシアネート化合物とを含む（１）または（２）に記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
（４）前記紫外線吸収層が紫外線吸収剤および／又は光安定剤を含むアクリル系樹脂から構成される（１）〜（３）のいずれかに記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
（５）全光線透過率が８５％以上である（１）〜（４）のいずれかに記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム。
（６）（１）〜（４）のいずれかに記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムにおいて、前記ポリエステルフィルム基材の前記紫外線吸収層と反対側に無機酸化物蒸着層を設けた太陽電池モジュールフロントシート。
（７）（１）〜（４）のいずれかに記載の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムにおいて、前記ポリエステルフィルム基材の前記紫外線吸収層と反対側最外層にエチレン−酢酸ビニル共重合体との熱接着性を有する層を設けた太陽電池モジュールフロントシート。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、耐湿熱性および耐紫外線性に優れ、太陽電池モジュールのフロントシート製造時の生産性が高い太陽電池モジュールフロントシート用フィルムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムの概略を示す断面模式図である。
【図２】図２は、本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムを用いた太陽電池モジュールフロントシートの一例を示す断面模式図である。
【図３】図３は、本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムを用いた太陽電池モジュールフロントシートのさらに別の例を示す断面模式図である。
【図４】図４は、本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムを用いた太陽電池モジュールフロントシートのさらに別の例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について図面を参照し説明する。
［太陽電池モジュールフロントシート用フィルム構成］
本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムは、太陽電池モジュールの太陽光受光面側に配置して用いるフィルムである。図１は、本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルム１の概略を示す断面模式図であり、ポリエステルフィルム１２を基材とし、その一方の面に紫外線吸収層１１を有しており、該紫外線吸収層１１を太陽光受光面側にして用いられる。
［ポリエステルフィルム］
本発明で用いられる基材のポリエステルフィルム１２は、リン酸アルカリ金属塩を、１．３ｍｏｌ／ｔｏｎ以上３．０ｍｏｌ／ｔｏｎ以下含有し、かつ、リン酸をリン酸アルカリ金属塩に対して０．４倍以上１．５倍以下のモル比で含有している。耐湿熱性の点から、さらに好ましいリン酸アルカリ金属塩の含有量は、１．５ｍｏｌ／ｔｏｎ以上２．０ｍｏｌ／ｔｏｎ以下であり、また、さらに好ましいリン酸の含有量は、リン酸アルカリ金属塩に対して、モル比で、０．８倍以上１．４倍以下である。
【００１２】
リン酸アルカリ金属塩の含有量が１．３ｍｏｌ／ｔｏｎ未満の場合、耐湿熱性が不足することがある。また、リン酸アルカリ金属塩の含有量が３．０ｍｏｌ／ｔｏｎを越えると、異物化しやすくなる。
【００１３】
リン酸の含有量が、リン酸アルカリ金属塩に対して、モル比で、０．４倍未満では、耐湿熱性が低下することがある。また、リン酸の含有量が、リン酸アルカリ金属塩に対して、モル比で、１．５倍を越えると、過剰なリン酸により重合触媒が失活し、重合反応が遅延し、ＣＯＯＨ末端基が増加するため、耐加水分解性が低下することがある。
【００１４】
リン酸アルカリ金属塩としては、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、リン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウムが挙げられる。
【００１５】
本発明で用いられる基材のポリエステルフィルムは、飽和水蒸気下で、１５５℃、４時間湿熱処理前後でのＣＯＯＨ末端基増量が、９０ｅｑ．／ｔｏｎ（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ／ｔｏｎ）以下である。耐湿熱性の点から、さらに好ましくは７０ｅｑ．／ｔｏｎ以下、特に好ましくは５０ｅｑ．／ｔｏｎ以下である。
【００１６】
本発明で用いられる基材のポリエステルフィルムを構成するポリエステルは、強度、寸法安定性、熱安定性に優れていることから、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレートが好ましい。
［紫外線吸収層］
本発明で用いられる紫外線吸収層１１の構成成分として、活性水素含有官能基を含むポリマーと、架橋剤として活性水素含有官能期との反応性に富むポリイソシアネート化合物とを含んでいることが、基材フィルムとの接着性の観点から好ましい。つまり、基材フィルムとの接着強度が高く、さらにその接着強度の恒温安定性、長期耐久性にも優れる紫外線吸収層を形成することができる。
【００１７】
活性水素含有官能基を含むポリマーとしては種々あるが、アクリルポリオール系樹脂が好ましい。また、活性水素含有官能基としては、カルボキシル基、アミノ基、水酸基が例として挙げられる。
【００１８】
ポリイソシアネート化合物としては芳香族系ポリイソシアネート、芳香脂肪族系ポリイソシアネート、脂環族系ポリイソシアネートおよび脂肪族系ポリイソシアネート等が挙げられる。
【００１９】
さらに、紫外線吸収層は、紫外線吸収剤および光安定剤の一方または両方を含むことが望ましい。紫外線吸収剤とは、紫外線を吸収し、基材フィルムへ紫外線が到達するのを防ぐ目的をもち、光安定化剤とは、光により励起されるラジカルを失活させるメカニズムによって光安定性を向上させる目的をもつ。
【００２０】
紫外線吸収剤は有機系または無機系のものを単独で用いても、複数種を混合して用いても良い。光安定剤はヒンダードアミン系などの光安定剤が挙げられる。紫外線吸収層に紫外線吸収剤および光安定剤の一方または両方を含有させる方法としては、紫外線吸収剤や光安定剤を、アクリル系樹脂に共重合させてバインダー樹脂として用いる方法でも、バインダー樹脂に後添加させる方法でも良いが、これらに限定されない。
【００２１】
紫外線吸収層１１の形成方法は特に限定されるべきものではなく、公知のコーティング手法で、基材フィルムに塗布する方法を用いても良い。
□コーティング手法により紫外線吸収層を形成する場合、コート剤として、例えば、株式会社日本触媒製ＵＶ−Ｇ７２０ＴやＤＩＣ株式会社製ＵＣ  ＣＬＥＡＲ  ＢＳを使用することができる。
□コーティング手法としては、種々の方法を適用することができ、例えば、ロールコーティング、ディップコーティング法、バーコーティング法、ダイコーティング法およびグラビアロールコーティング法等や、これらを組み合わせた方法を利用することができる。なかでも、グラビアロールコーティング法は、コーティング層形成組成物の安定性を増す理由で好ましい方法である。
［透明性］
本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムは、発電効率の観点から透明性が求められることから、フィルムの全光線透過率としては８５％以上が好ましい。さらに好ましくは、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域における透過率が８５％以上である。太陽電池用の半導体は種々あるが、主に太陽電池の光吸収は５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の領域であり、この波長領域の透過率が８５％以下のフィルムをフロントシートとして用いると、太陽電池モジュールとしての発電効率を下げてしまう場合がある。
［太陽電池モジュールフロントシート構成］
本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムを太陽電池モジュールのフロントシートとして使用する際には、機能を付与する層をさらに積層して用いることが好ましい。機能を付与する層としては、例えば、水蒸気バリア性や太陽電池表面封止材との接着性を付与するための層が挙げられるがこれらに限定しない。また、積層方法としては、蒸着法、スパッタ法、ウェットコーティング法などを用いても良い。
【００２２】
水蒸気バリア性を付与するための層を設けたフロントシートを構成する場合は、本発明のフィルムのポリエステルフィルム基材の紫外線吸収層と反対側に無機酸化物蒸着層を形成して水蒸気バリア性を付与することが好ましい。
【００２３】
また、太陽電池表面封止材との接着性を付与するための層を設けたフロントシートを構成する場合は、太陽電池の表面封止材としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）シートを用いることが一般的であるので、エチレン−酢酸ビニル共重合体との熱接着性を有する層をポリエステルフィルム基材の紫外線吸収層と反対側に積層することが好ましい。
図２〜４は、本発明の太陽電池モジュールフロントシート用フィルムを用いた太陽電池モジュールフロントシートの一例を示しており、無機酸化物蒸着層２１あるいはエチレン−酢酸ビニル共重合体との熱接着性を有する層２２を有した陽電池モジュールフロントシート２の断面模式図である。
【実施例】
【００２４】
〔特性の評価方法〕
（リン量の定量）
理学電機製蛍光Ｘ線分析装置３２７０を用いて測定した。
（アルカリ金属量の定量）
日立製作所製偏光ゼーマン原子吸光光度計１８０−８０を用いて、原子吸光分析法にて定量を行った。
（ＣＯＯＨ末端基量）
Ｍａｕｌｉｃｅの方法によって測定した。（文献  Ｍ．Ｊ．Ｍａｕｌｉｃｅ，Ｆ．Ｈｕｉｚｉｎｇａ．Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，２２  ３６３（１９６０））
（全光線透過率）
太陽電池モジュールフロントシート用フィルムの全光線透過率は、日本電色製へーズメータＮＤＨ２０００を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ７１３６−１（２０００年制定）に基づき、測定した。全光線透過率が８５％以上であれば合格である。
（引張特性）
太陽電池モジュールフロントシート用フィルムの引張特性は、ＪＩＳ  Ｃ  ２１５１（２００６年改定）に基づいて、フィルムの機械方向に対して実施し、破断時の応力（破断強度）および破断時の伸び（破断伸度）を測定した。
（耐紫外線性の評価）
太陽電池モジュールフロントシート用フィルムに対し、岩崎電気社製アイスーパーＵＶテスターＳＵＶ−Ｆ１１を用いて、６０℃雰囲気にて紫外線強度１００ｍＷ／ｃｍ２で１００時間、２００時間、３００時間、４００時間紫外線照射を実施し、処理後の表色系ｂ値の測定を行い、処理前のｂ値からの増加分Δｂが２以下で合格とした。また、全光線透過率の測定についても耐紫外線性評価の目的で実施した。
（耐湿熱性能の評価）
エスペック社製プレッシャクッカーＴＰＳ−２１１を用いて、１２０℃、１００％ＲＨの環境下で２４時間、３６時間の熱処理を太陽電池モジュールフロントシート用フィルム機材に施した。その後、引張特性の測定について耐湿熱性評価の目的で実施し、初期の破断強度および破断伸度に対しそれぞれ９５%以上保持いれば合格とした(破断強度保持率および破断伸度保持率が９５％以上で合格)。
〔実施例１〕
リン酸アルカリ金属塩としてリン酸二水素ナトリウムを１．７ｍｏｌ／ｔｏｎ、リン酸をリン酸二水素ナトリウムに対して１．１２倍のモル比で含有したポリエステルフィルム（５０μｍ）に対し、１５５℃飽和水蒸気下で４時間湿熱処理をしたところ、ＣＯＯＨ末端基が、処理前後で１２．０ｅｑ．／ｔｏｎから４６．１ｅｑ．／ｔｏｎと９０．０ｅｑ．／ｔｏｎ以下の増加が確認できたため、同フィルムの未処理を基材１として用意した。
【００２５】
この基材フィルムの一方の面に、紫外線吸収剤層を形成するために、コート剤としてＤＩＣ株式会社製ＵＣ  ＣＬＥＡＲ  ＢＳ（固形分濃度：４０質量％）を、架橋剤としてＤＩＣ株式会社製ＵＲＥＴＨＡＮＥ  ＨＡＲＤＥＮＥＲ  Ｇ−１８Ｎを準備した。前記コート剤と前記架橋剤とを質量比が１００／４の比になるように予め計算した量を配合し、さらに、希釈剤：酢酸エチルで希釈し、１５分攪拌することにより、固形分濃度２０質量％の塗料とした。
□用意した基材フィルムの一方の面に、ワイヤーバーを用いて上述した塗料を塗布し、１２０℃で３０秒間乾燥し、乾燥後塗布量が１０ｇ／ｍ２となるように紫外線吸収層を設けた。その後、４０℃下で、３日間エージングした。このようにして、太陽電池モジュールフロントシート用フィルムを製造した。
【００２６】
この製造した太陽電池モジュールフロントシート用フィルムの全光線透過率は、８９．６％であり良好であった。
また、耐湿熱性能の評価を実施したところ、２４時間、３６時間で、破断強度保持率がそれぞれ９７％、９５％、破断伸度保持率がそれぞれ９７％、９６％と良好であった。
さらに、耐紫外線性の評価を実施したところ、１００時間、２００時間、３００時間、４００時間で、Δｂがそれぞれ０．４、０．４、０．４、０．５であり、全光線透過率はそれぞれ９０％、９０％、９０％、９０％と良好であった。
〔比較例１〕
実施例１に記載の基材１のポリエステルフィルムを用意し、紫外線吸収層を設けず、耐湿熱性能の評価を実施したところ、２４時間、３６時間で、破断強度保持率がそれぞれ９８％、９８％、破断伸度保持率がそれぞれ１０３%、１０８%であり、耐湿熱性については良好であった。
しかし、耐紫外線性の評価を実施したところ、１００時間、２００時間、３００時間、４００時間で、Δｂがそれぞれ０．７、０．９、１．０、１．１であり、全光線透過率はそれぞれ７５％、７４％、７６％、８０％と不合格となった。
〔比較例２〕
東レ（株）製のリン酸およびリン酸アルカリ金属塩を含まないポリエチレンテレフタラートフィルム  リミラー（登録商標）Ｓ１０（５０μｍ）を基材２とし、紫外線吸収層を設けず、耐湿熱性能の評価を実施したところ、２４時間、３６時間で、破断強度保持率がそれぞれ８５％、７３％、破断伸度保持率がそれぞれ１００%、７７%であり、不合格となった。
【００２７】
【表１】
2013183112.tif 000003
【符号の説明】
【００２８】
１  太陽電池モジュールフロントシート用フィルム
１１  紫外線吸収層
１２  ポリエステルフィルム（基材）
２  太陽電池モジュールフロントシート
２１  無機酸化物蒸着層
２２  エチレン−酢酸ビニル共重合体との熱接着性を有する層
【図１】
2013183112.tif 000004
【図２】
2013183112.tif 000005
【図３】
2013183112.tif 000006
【図４】
2013183112.tif 000007